Los orígenes animales del coronavirus y la gripe

Las enfermedades zoonóticas como la gripe y muchos coronavirus comienzan en los animales, pero su maquinaria biológica, a menudo les permite saltar a los humanos. China se encuentra en medio de una epidemia causada por una cepa emergente de coronavirus.


La Organización Mundial de la Salud nombró formalmente la enfermedad COVID-19 y el Grupo de Estudio Coronavirus nombró el coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo subyacente, o SARS-CoV-2.


Un grupo de pacientes con neumonía inusual, se detectó por primera vez a fines de diciembre y el nuevo coronavirus, se identificó –oficialmente- como la razón el 8 de enero de 2020. En las Américas, van 70.877 casos confirmados y 977 muertes.


¿Alguna vez hemos visto algo así antes?


Si. De hecho, el SARS-CoV-2 es el tercer coronavirus novedoso patógeno en surgir en las últimas dos décadas. El primero, descubierto en 2003 y llamado SARS-CoV, causó SARS, una neumonía grave y atípica.


El segundo, MERS-CoV, surgió una década más tarde en el Medio Oriente y causó una enfermedad respiratoria similar llamada síndrome respiratorio del Medio Oriente (MERS). Desde su identificación, se han documentado 2.494 casos de infección por MERS-CoV y casi 900 muertes. La epidemia de SARS-CoV resultó más grande pero menos mortal, con aproximadamente 8,000 casos y casi 800 muertes.


¿De dónde vienen estos virus?


MERS-CoV y SARS-CoV parecen originarse en animales, y lo mismo es probablemente cierto para el SARS-CoV-2. Esto los convierte en zoonosis, enfermedades que pueden saltar entre los humanos y otros animales.

MERS-CoV y SARS-CoV fueron originalmente virus de murciélago que se diseminaron a un animal intermedio (camello y gato civeta, respectivamente), que luego expusieron a los humanos a los virus.


El análisis genético de las secuencias de SARS-CoV-2 muestra que sus parientes genéticos más cercanos parecen ser coronavirus de murciélago, con el papel de especies intermedias posiblemente desempeñadas por el pangolín, una especie en peligro de extinción traficada en China por sus escamas y carne.


Hay cuatro coronavirus que causan resfriados en los humanos, conocidos como HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43 y HCoV-HKU1, y estos también parecen tener orígenes zoonóticos.


¿Cómo logran estos virus estos saltos entre especies?


Si bien los detalles difieren, el mecanismo se basa en la misma premisa fundamental: acceso y capacidad. ¿Puede un virus llegar a las células de su huésped? ¿Y pueden las proteínas del virus reconocer y unirse a estructuras, conocidas como receptores, en esas células? Si es así, eso es todo lo que se necesita: el virus ahora puede ingresar a la célula y comenzar a replicarse, infectando al huésped.


El SARS-CoV-2 es el tercer coronavirus novedoso patógeno que surgió en las últimas dos décadas


Los coronavirus se han vuelto muy expertos en descubrir cómo usar estos receptores para ingresar a las células de su huésped. Los virus usan una glucoproteína de superficie, una proteína con azúcares unidos, llamada proteína de espiga (S) para unirse a las células huésped. (Esta proteína le da al virus una apariencia de corona, que es de donde proviene la "corona" en su nombre).

La parte de la proteína que hace la unión real, llamada subunidad S1, puede variar considerablemente, permitiendo que el virus se una a muchas especies diferentes de mamíferos huéspedes. La mayoría de los coronavirus que infectan a los humanos parecen adherirse a uno de los tres receptores específicos del huésped en las células de los mamíferos.


SARS-CoV y NL63 usan un receptor humano llamado enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), MERS usa dipeptidil peptidasa 4 (DDP-4) y 229E usa aminopeptidasa N (APN). Todas estas proteínas están presentes en las células epiteliales o superficiales de las vías respiratorias humanas, presentando objetivos fáciles para cualquier virus en el aire. Dos estudios recientes de SARS-CoV-2 sugieren que, al igual que SARS-CoV, utiliza ACE2 como receptor.


¿Alguna otra zoonosis de la que debamos preocuparnos?


Si bien no es necesariamente motivo de preocupación, existe otro virus que comúnmente emerge de los reservorios animales: la influenza. Casi todos los virus de influenza conocidos se originan en aves acuáticas como patos, gansos, golondrinas de mar, gaviotas y especies relacionadas.


Muchos virus pasan de las aves a otras especies (incluidos los humanos). A menudo, la nueva especie es un callejón sin salida. El virus de la gripe aviar puede saltar de las aves a los humanos, por ejemplo, pero no entre humanos.

Pero ocasionalmente, un virus nuevos también pueden propagarse de manera eficiente entre las personas. Vimos esto más recientemente en 2009 con H1N1, un virus porcino que se diseminó entre los humanos y eventualmente causó una pandemia. Y un virus aviar H1N1 fue responsable de la pandemia mundial de 1918.

Para obtener acceso a las células de un huésped, la influenza usa su propia glucoproteína viral, la hemaglutinina (H). Al igual que la proteína de pico de coronavirus, H es una proteína de superficie de aspecto puntiagudo que sobresale del virus. Se une a las células del tracto respiratorio superior que tienen residuos de ácido siálico: cadenas de azúcar unidas a los extremos de las proteínas y los lípidos.


Estos ácidos siálicos pueden venir en diferentes formas, con diferentes tipos de enlaces (formas en que los átomos del ácido siálico se unen al azúcar). Las influencias aviarias prefieren un enlace conocido como enlace α2,3, en el que el ácido siálico se une al azúcar galactosa a través de un átomo de carbono específico.


Este tipo de enlace hace que el ácido siálico y la galactosa se adhieran directamente. Los virus de la gripe adaptados a los humanos parecen preferir un enlace α2,6, que utiliza un átomo de carbono diferente y tiene una apariencia más curvada.


Se cree que esta preferencia de ácido siálico, es el factor principal para determinar qué especies puede infectar un virus, y limita la capacidad de los virus de la gripe puramente aviar para infectar y propagarse en las poblaciones humanas.


¿Qué otros factores influyen sobre qué enfermedades animales pueden saltar a los humanos?


Un trabajo reciente ha demostrado que la interacción huésped-virus, también puede ser modificada por las proteasas del huésped, enzimas que descomponen las proteínas; por lo que, no es solo la composición de la proteína espiga la que determina qué huéspedes son vulnerables a qué virus.


Estas proteasas pueden cortar partes de la proteína espiga y alterar la forma en que se une a las células huésped; por lo que, los virus que normalmente no infectan a las células humanas pueden hacerlo después de un tratamiento con proteasa. El análisis genético de las secuencias de SARS-CoV-2 muestra que sus parientes genéticos más cercanos parecen ser coronavirus de murciélago.

El papel de las especies intermedias también puede ser más complejo, de lo que los científicos pensaban al principio. Los investigadores inicialmente sospecharon que tales especies eran necesarias para que los coronavirus se movieran de las especies de reservorios primarios a los humanos.


Quizás el virus evolucionó y se adaptó a las especies intermedias, haciéndolo más eficiente en la unión a las células humanas. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que algunos coronavirus de murciélago pueden infectar células humanas sin pasar a través de un huésped intermedio, lo que significa que un depósito significativo de coronavirus no descubiertos puede estar al acecho.

Del mismo modo, una vez creímos que los cerdos podrían servir como un "recipiente de mezcla" donde las cepas de influenza aviar se adaptarían mejor a los mamíferos, ya que los cerdos parecen tener ácidos siálicos unidos a α2,3 y α2,6 en las células de su tráquea, permitiendo que las cepas humanas y de aves se mezclen, y produzcan nuevos virus adaptados para humanos.


Pero si bien los cerdos pueden cumplir esta función, ahora sabemos que tal mezcla no es necesaria y que los virus aviarios pueden infectar a los humanos sin un intermediario de cerdos. Por lo tanto, ambas especies de virus presentan un desafío continúo debido a su diversidad y su propensión a los huéspedes saltadores.


De hecho, esa diversidad probablemente permite estos saltos en primer lugar, ya que una población grande y diversa puede ser más propensa a contener virus que pueden unirse a una variedad de receptores del huésped que una población más homogénea. Debido a esto, los coronavirus y la influenza tienen potencial pandémico.


¿Qué podemos hacer para protegernos?


En primer lugar, manténgase seguro lavándose las manos y evite tocarse la cara y los ojos, prácticas que ayudan a evitar la infección con cualquiera de los virus. Puede contraer un virus inhalando directamente gotitas cargadas de virus en el aire o tocando superficies contaminadas e infectando la nariz y los ojos, cuyas membranas mucosas sirven como sitios de entrada.


Los investigadores desarrollan vacunas contra la gripe todos los años y los científicos están trabajando para lograr ese santo grial de la investigación de la gripe, una vacuna universal que protege contra todas las cepas del virus.

Con el coronavirus, no estamos tan lejos. La naturaleza esporádica de los brotes graves significa que la financiación y la experiencia son mínimas. Actualmente, varios laboratorios están diseñando una vacuna contra el SARS-CoV-2, pero lleva tiempo llevar a cabo pruebas clínicas en animales y humanos.


Los investigadores también continuarán su vigilancia de la influenza emergente y los coronavirus, examinando sus genomas para detectar signos de adaptación a los humanos. Puede que hayamos llegado demasiado tarde para atrapar el SARS-CoV-2, pero aún podemos prepararnos para el próximo.


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